O que é rede de longa distância (WAN): exemplos de rede WAN ao vivo

what is wide area network

Tudo o que você precisa saber sobre design de rede de longa distância (WAN):

Nisso Série de treinamento de rede , aprendemos tudo sobre Modelo TCP / IP em nosso tutorial anterior.

Este tutorial explicará tudo sobre a WAN em detalhes junto com os exemplos.

Redes de longa distância (WAN) são redes de telecomunicações que se espalham por uma grande área geográfica com o objetivo principal de redes de computadores. Uma rede WAN conecta diferentes pequenas redes locais LAN e redes MAN de área metropolitana.

Para construir a rede WAN, é necessária uma combinação de vários dispositivos de rede, como bridges, switches e roteadores.

A rede WAN mais conhecida é a Internet. A rede WAN cobre cidades, estados, países e até continentes. A WAN pode ser uma rede pública ou privada.

O que você aprenderá:

• Visão geral do projeto de rede WAN
  • Preocupações de design
• Tecnologias de rede WAN
  • # 1) Comutação de circuito
  • # 2) Troca de pacotes
• Topologias de rede WAN
  • Componentes do modelo de design básico
• Exemplos ao vivo de redes WAN
  • Projeto WAN para conectividade de múltiplos escritórios
  • Conclusão
  • Leitura recomendada

Visão geral do projeto de rede WAN

Como a rede é espalhada por longas distâncias, é necessária uma mídia de transmissão confiável e rápida com alta largura de banda, portanto, o cabo de fibra óptica é usado principalmente para conectividade WAN. A tecnologia de comutação usada na WAN inclui a comutação de circuitos e pacotes, dependendo da arquitetura da rede.

As redes WAN são projetadas de forma que a matriz da empresa seja conectada às filiais e ao data center centralizado com conectividade à Internet para todos os usuários finais, se houver relevância.

Neste tutorial, exploraremos os aspectos de design das redes WAN com a importância dos links STM na tecnologia WAN.

Preocupações de design

• A rede deve ser projetada de forma que a arquitetura geral projetada seja econômica e dentro do orçamento.
• Os links usados ​​para conectividade devem ser confiáveis ​​e protegidos. Ao fornecer proteção, se um link falhar, a rede ainda estará ativa usando o link de proteção.
• A taxa de transferência geral da rede deve ser a melhor e o atraso do pacote deve ser o mínimo possível.
• A rede deve ser projetada de forma que haja o mínimo de interferência, tremulação e perda de pacotes.
• O objetivo básico de uma rede bem projetada é entregar dados ao host de destino a partir do host de origem usando o caminho mais curto.
• Os componentes equipados na rede devem ser bem utilizados e gerenciados de maneira adequada.
• Um sistema de firewall forte deve ser usado para fornecer transmissão confiável e segura.
• A topologia da rede, os modos de transmissão, a política de roteamento e os demais parâmetros da rede devem ser escolhidos dependendo do tipo e da necessidade do sistema a ser implementado.

Tecnologias de rede WAN

Existem duas tecnologias usadas no projeto de rede WAN.

retornando uma matriz de um método em java

Abaixo estão as classificações:

1. Comutação de circuitos: O exemplo de comutação de circuito inclui DWDM, SDH ou TDM.
2. Troca de pacotes: O tipo de comutação inclui ATM, frame relay, comutação de etiqueta multi-protocolo (MPLS) e IPV4 ou IPV6.

# 1) Comutação de circuito

É o método de empregar um sistema de rede de comunicação no qual um canal de comunicação dedicado é estabelecido entre os dois nós de comunicação ao longo do processo de comunicação. O canal ou circuito foi fornecido com uma largura de banda dedicada em todo o processo de comunicação.

SDH e DWDM tecnologias usam comutação de circuito para comunicação.

Considere oExemplode uma empresa de teste de software , tendo o centro de P&D em Bangalore, enquanto a matriz está em Mumbai e as filiais em Chennai, Hyderabad e Pune, respectivamente.

Agora a necessidade da empresa é conectar todos os escritórios entre si junto com a matriz em Mumbai. O data center também deve ser conectado diretamente à matriz.

Como todos os testes e desenvolvimento são feitos no escritório de Bangalore, o link deve estar protegido e deve ser confiável e seguro. O tamanho dos dados trocados entre esses links será muito grande e pode ser que uma grande quantidade de dados flua de uma só vez entre esses links WAN.

Assim, mantendo todos esses pontos em mente, links STM duplos de alta largura de banda e alta capacidade são sugeridos para conectividade entre todas as cidades e o centro de P&D da empresa.

Claro, a fibra óptica é usada como meio de transmissão e usamos links STM para conectividade sobre fibra.

Módulo de transporte síncrono (STM):

21 E1s (fluxo de 2 Mbps contendo 30 canais de voz / dados) são combinados para formar um VC (recipiente virtual). 3 números de VCs são combinados para formar um módulo STM-1 contendo 63 E1s.

Os links STM têm larguras de banda diferentes. O básico é STM-1 e é o primeiro nível da hierarquia digital síncrona. Oferece largura de banda de 155 Mbps. Se adicionarmos quatro STM-1 juntos, ele se tornará STM-4, que oferece largura de banda de 622 Mbps.

Além disso, 4 números de STM-4 são combinados para formar STM-16 que ocupa cerca de 2,5 Gbps de largura de banda e então 4 números de STM-16 são combinados para formar STM-64 que ocupa cerca de 10 Gbps de largura de banda.

Esses sistemas SDH têm um design muito elegante e ocupam menos de um décimo do espaço consumido pelos sistemas PDH. Além disso, o requisito de energia é muito menor aqui.

Se você precisa de mais largura de banda do que isso, então temos que ir para sistemas DWDM que vêm na forma de configurações 4/8/16 ou 32 lambda. Cada lambda é capaz de transportar qualquer quantidade de largura de banda, começando de PDH ou STM-1 a STM-64, dependendo da complexidade e do custo que podemos suportar de acordo com nossa necessidade.

A Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Densa (DWDM) é uma técnica de multiplexação que combina uma série de fluxos de dados de diferentes tamanhos, ou seja, sinais portadores ópticos de comprimentos de onda variados (cor ou lambda) de luz laser, em uma única fibra óptica.

O DWDM permite a comunicação bidirecional, bem como a multiplicação da capacidade do sinal.

O quadro STM-1 é transmitido em exatamente 125 µs , portanto, há 8.000 quadros por segundo em um sistema de 155,52 Mbps. O quadro STM-1 consiste em sobrecarga e ponteiros, além de carga útil de informações.

As principais características do quadro são as seguintes:

As informações de carga a serem encaminhadas têm um quadro VC-4.

Seção suspensa é o cabeçalho do quadro, que é dividido em:

1. RSOH (seção aérea do regenerador): Esta seção conduz o alinhamento do quadro, embaralhamento e regulação da linha de transmissão que inclui principalmente a regeneração de sinais fracos e examina questões de erro.
2. MSOH (seção aérea do multiplexador): Esta seção trata da transmissão entre os pontos onde o AUG ( Exemplo: AU-4) é montado e desmontado. Supervisiona a sincronização da seção multiplex, comunicação de estado e exame de erro.
3. Ponteiro AU-4 (Unidade Administrativa): A carga útil (VC-4) não está em uma situação de fase ajustada quando comparada ao quadro (enquadramento dinâmico) e o ponteiro dá a situação da carga útil em relação ao quadro. Podemos equalizar a diferença de fase e a taxa entre VC e carga útil com uma mudança no ponteiro.
4. AU-4 PTR (Ponteiro): Ele aponta para o primeiro byte do quadro VC-4 (byte VC-4 POH J1).

O quadro STM é transmitido de forma serial contínua: byte por byte e linha por linha.

Um fluxo de sinal PDH de 140 Mbps pode ser mapeado diretamente para o quadro VC-4.

Os principais parâmetros do quadro são os seguintes:

Tempo de quadro: 125 µs

O quadro consiste em 9 linhas e 270 bytes por linhas.

9 x 270 x 8 x 8000 = 155 520 000 bits por segundo

| | + + quadro / s (tempo de quadro: 125 µs)

| | |

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| | + um byte = 8 bits

| há + 270 bytes em uma linha

+ número de linhas no quadro

O quadro consiste em 2.430 bytes (octetos).

A carga útil consiste em 2349 bytes (octetos).

A sobrecarga consiste em 81 bytes (octetos).

Os recursos acima da hierarquia SDH para transmissão a tornam mais adequada para a mídia de transmissão para alta velocidade e alta largura de banda para uma comunicação de longa distância confiável e síncrona.

# 2) Troca de pacotes

A comutação de pacotes é um tipo de processo de comutação em que os dados são enviados em uma rede na forma de pacotes.

O grande bloco de dados é primeiramente dividido em pequenos dados de comprimento variável chamados de pacotes. Em seguida, eles são enviados pela mídia de transmissão. No final do destino, eles são remontados e entregues ao host de destino.

Nenhuma pré-configuração do link é necessária neste método. A transmissão de dados é rápida e a latência de transmissão mínima. A comutação de pacotes implanta o armazenamento e encaminha o procedimento de roteamento dos pacotes. Cada um dos pacotes tem um endereço de origem e um endereço de destino através do qual pode chegar ao destino seguindo vários caminhos.

Se houver congestionamento em qualquer nível de salto, o pacote seguirá um caminho diferente para chegar ao destino. Se o receptor descarta os pacotes de dados, eles podem ser retransmitidos novamente.

A comutação de pacotes é de dois tipos, ou seja, Comutação orientada a conexão e sem conexão .

(eu) Comutação sem conexão : Em streaming de vídeo, jogos online, TV online, Internet etc., a comutação de pacotes sem conexão é usada como se alguns dos pacotes fossem perdidos durante a transmissão, não afetando muito os dados gerais.

(ii) Switching orientado a conexão : Na fatura e na transmissão de dados, é usada a comutação de pacotes orientada à conexão.

IPV4 e IPV6 são alguns tipos comuns de métodos de comutação de pacotes.

Topologias de rede WAN

Existem vários tipos de topologias de rede usadas em sistemas de rede. No entanto, os mais comumente usados ​​para fins de WAN são as topologias Dual Ring e mesh.

Como os sistemas WAN estão fisicamente situados a centenas de quilômetros de distância, é muito importante que eles trabalhem principalmente com a metodologia do link de proteção para evitar grandes interrupções se houver quebra de mídia ou falha do dispositivo.

Portanto, a topologia de anel duplo é implementada, onde cada dispositivo de rede host é conectado por meio de outro provisionamento conectado por último ao primeiro em ambas as direções. Assim, em caso de corte de fibra ou falha do dispositivo, o fluxo de dados é feito através do link de proteção, mantendo a rede ativa.

É econômico e a troca é muito rápida. É usado principalmente em sistemas de rede de telecomunicações.

Em uma topologia de malha, cada nó é conectado um ao outro com uma topologia ponto a ponto. É usado para maiores volumes de tráfego, como em Software MNC. Com a topologia em malha, é simples cobrir grandes áreas e a identificação e restauração de falhas também são fáceis. Ele oferece uma abordagem mais flexível para reconfigurações.

Componentes do modelo de design básico

Os componentes do modelo de design básico na rede WAN incluem:

• A primeira coisa é gerar a topologia da rede de acordo com o cenário dado da arquitetura da rede. Discutimos as topologias adequadas para rede WAN no segmento acima. Portanto, tente escolher um deles, pois eles desempenharão um papel importante em uma boa solução de design.
• Após selecionar a topologia, roteie o tráfego para o destino de acordo com o algoritmo de roteamento mais adequado.
• A próxima tarefa é determinar o tráfego de saída e de entrada em cada um dos nós da rede. Vários tipos de fórmulas matemáticas são usados ​​para determinar o tráfego. Após a estimativa do tráfego, determine a capacidade de cada link e atribua a capacidade a cada um dos nós e link de acordo.
• Agora, no próximo nível, temos que identificar os tipos de atraso na rede e verificar os pontos de atraso. Além disso, tome medidas e use essa metodologia, onde podemos minimizar o atraso tanto quanto possível. O mínimo é o atraso, então o melhor será a solução de rede. Os atrasos mais comuns incluem atrasos de roteamento e enfileiramento.
• Verifique a confiabilidade do modelo de rede aplicando vários testes e carregando até a capacidade total da rede. Se a rede funcionar bem, então é uma boa abordagem, caso contrário, mude a abordagem.
• Depois de realizar todos os testes adequados e concluir todos os tipos de atividades de projeto de rede, finalmente calcule o custo do modelo de rede. A utilização ideal dos elementos da rede é muito importante. Para complementar, o custo deve estar no orçamento sugerido pelo cliente.

Exemplos ao vivo de redes WAN

Listados abaixo estão alguns exemplos AO VIVO de redes WAN.

Exemplo 1:

Sistema de reservas da Indian Railways: O sistema de reservas da ferrovia indiana, mantido pela IRCTC, é um exemplo de rede WAN. A rede de fibra óptica de provedores de mídia, como RAILTEL, BSNL e TATA, é usada com links STM-4 e STM-16 de alta velocidade e largura de banda para conectividade.

Como o link STM fornece transmissão rápida, síncrona e segura por centenas de quilômetros, ele é implantado no sistema de reservas e conecta todo o país em uma rede.

Exemplo 2:

Rede UP-SWAN: A rede de área estadual do governo UP é um exemplo de projeto de rede WAN que conecta todos os distritos e cidades do estado a três distritos de nós principais - Lucknow, Gorakhpur e Varanasi respectivamente e conecta cada nó principal um ao outro com o link STM-16 que está funcionando na topologia de anel duplo.

Como os nós principais estão conectados diretamente uns aos outros, quaisquer dados, voz ou vídeo podem ser trocados entre eles facilmente em tempo real. Além disso, os links funcionam no caminho principal e de proteção. Portanto, se a fibra cortar entre qualquer um deles, a rede estará ativa e os dados serão transmitidos pelo link de suporte.

Todos os outros distritos e cidades que também estão conectados com links STM e DS3 de baixa capacidade aos seus respectivos nós centrais de acordo com a região a que pertencem. O UP-SWAN é uma rede viva e é mantida por tecnologias HCL e pelo Centro Nacional de Informática (NIC).

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Exemplo 3:

Rede MNC de software: As pessoas que trabalham na área de software e tecnologia da informação também usam a rede WAN para conectividade entre as matrizes e escritórios regionais para compartilhar dados e colocá-los no servidor centralizado como ferramenta de teste de software ou qualquer outra ferramenta que possa ser acessível aos hosts finais de acordo com os direitos fornecidos pelos administradores de TI.

A organização pode se conectar por meio de roteadores e switches e usar comutação de pacotes em vez de comutação de circuitos como tecnologia de transmissão.

Como eles apenas trocam dados, imagem ou vídeo entre a origem e o destino e não a voz, não há necessidade de gastar dinheiro com links STM. Eles podem usar as tecnologias IPV4 ou IPV6, que são as mais recentes e famosas no campo de software para conectividade.

Projeto WAN para conectividade de múltiplos escritórios

O diagrama acima mostra o projeto da WAN para a conectividade do escritório central, ou seja, a localização central de um escritório com seus escritórios finais regionais e remotos. A localização do escritório regional pode ser uma grande cidade e, por sua vez, vários distritos podem ser conectados a ela. Considerando que o escritório do site remoto é um site ou escritório específico.

Se o número de locais de sites remotos a serem conectados for apenas algumas centenas, não precisamos usar o roteador para isso, mas se a contagem de sites for em milhares, definitivamente precisamos de um roteador com links WAN de alta velocidade.

Projeto de WAN de extremidade remota: O processo de design para a extremidade remota é simples. Precisamos apenas de um roteador e um switch na extremidade remota.

O switch está conectado ao dispositivo final, como um PC ou servidor. Para a conectividade entre o roteador e o switch, usamos um link Ethernet de alta velocidade conhecido como Gigabit Ethernet que fornece a velocidade de 1 gigabit.

Usamos um link DS3 simples para conectividade entre o PC e o switch, já que não há carga de roteamento de dados nesses dois dispositivos. Eles apenas funcionam na camada 1 e na camada 2. O link DS3 provisiona a velocidade de 45 Mbps. Não há necessidade de link de proteção neste nível.

Projeto WAN regional: A conectividade entre o Roteador 1 situado em um site remoto e o roteador 2 situado no escritório regional é feita com alta velocidade e largura de banda STM-4 dual-link com largura de banda de 601,3 Mbps.

O link duplo implica que dois links STM-4 são estabelecidos entre eles para fornecer redundância. Se algum link falhar devido a alguns motivos, o outro assumirá a carga e a conectividade permanecerá ativa.

Mais uma vez, um link Gigabit Ethernet é usado para conectar o roteador ao switch. Nesse nível, dois switches que funcionam no modo mestre e escravo e fornecem redundância à rede são usados ​​para conectividade. Esses dois são conectados um ao outro por meio de um cabo de remendo na porta Ethernet, que fornece link de alta velocidade.

O roteador está conectado a ambos os switches. O design é feito tendo em mente que, devido a tráfego intenso ou qualquer outra falha, se um switch parar de funcionar, o fluxo de dados continuará por meio de outro switch. Os dispositivos finais são conectados a um switch com um link DS3.

Localização do núcleo Projeto WAN: No local central, o cenário de conectividade de roteador duplo e link duplo é implantado. Como a localização central da empresa carrega grande tráfego, dois links STM-16 são usados.

Observe aqui que o link STM é baseado em fibra de mídia alugada e devemos sempre alugar a mídia para conectividade do mesmo link com dois provedores de mídia diferentes. Da mesma forma, pegue uma mídia da RAILTEL ou outra da TATA e, ao fazer isso, tornaremos nossa rede mais relutante e eficiente.

Mais uma vez, o design de switch duplo é usado e ambos os roteadores são conectados a ambos os switches no link Ethernet. Os servidores e PCs são conectados por meio de um switch nos links Ethernet e DS3, respectivamente.

Fluxo de tráfego: O usuário final na extremidade remota deseja enviar algumas informações na forma de dados para o site do escritório central. Aqui, o switch na extremidade remota direcionará os dados ao roteador para transmissão ao escritório central.

O roteador 1 irá rotear os dados através do link STM para o roteador 3, contornando o roteador intermediário 2. Agora, os dados são entregues ao host de destino com a ajuda de um switch enquanto executa o ARP e fornece o endereço MAC de destino do receptor.

O caso de falha de link: Conforme mostrado na figura acima, se um link entre o Roteador 1 e o Roteador 2 falhar, o tráfego fluirá pelo link de proteção.

Da mesma forma, no local central, se o switch 3 não puder entregar os dados a um receptor ou se estiver ocupado, os dados serão roteados pelo switch 4, já que ambos estão conectados um ao outro. Assim, a falha de link ou dispositivo em qualquer extremidade não afetará o desempenho geral da rede.

Conclusão

Aprendemos sobre os conceitos básicos de projeto das redes WAN juntamente com a importância dos links SDH no projeto de WAN. Exemplos ao vivo de sistemas que usam tecnologia WAN para sistemas de rede também são explicados aqui.

Sendo um testador de software, é importante compreender a importância dos links STM de alta velocidade e largura de banda no campo de software e tecnologia da informação. O sistema de comunicação se tornou mais confiável, rápido e econômico usando sistemas WAN.

Também analisamos a estrutura de design da WAN para conectividade de vários escritórios na rede por meio de um exemplo simples.

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